Was Pflanzen verraten: So prägt Urbanisierung Stadtklima und Böden

Pflanzen sind präzise Spiegel urbaner Klima- und Bodeneigenschaften. Mithilfe von über 80 Millionen Beobachtungen aus Bestimmungs-Apps zeichnen Forschende des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie ein detailliertes Bild kleinräumiger Umweltbedingungen für 326 europäische Städte. Bebaute Flächen sind wärmer, trockener und ihre Böden stärker bearbeitet, salziger und alkalischer als in Parks oder Wäldern. Während sich versiegelte Bereiche europaweit ähneln, bewahren städtische Wälder die Vielfalt ihrer natürlichen Umwelt.

Pflanzen als lebende Sensoren für städtische Umwelt

Pflanzen dienen als lebende Sensoren für die städtische Umwelt. Da bis 2050 voraussichtlich rund 70 Prozent der Weltbevölkerung in Städten leben werden, ist die genaue Erfassung urbaner Bedingungen besonders wichtig. Eine neue Studie im Fachjournal Nature Cities zeigt, wie Pflanzen dazu beitragen, kleinräumige Klima- und Bodeneigenschaften zu erfassen und menschliche Einflüsse sichtbar zu machen. Basis dafür bilden Millionen von Pflanzenbeobachtungen, die über Apps wie Flora Incognita gesammelt wurden.

«Pflanzen wachsen dort, wo ihre Standortansprüche erfüllt sind», erklärt Dr. Susanne Tautenhahn, Erstautorin der Studie. Anhand ihrer Verbreitung lassen sich daher indirekt Umweltfaktoren wie Temperatur, Bodenfeuchte, pH-Wert oder Salzgehalt ableiten. So weisen Brennnesseln auf nährstoffreiche Böden hin, während Salzschwaden entlang gesalzener Strassen wachsen.

Gerade im komplexen, kleinteiligen Stadtraum entfaltet dieser Ansatz sein volles Potenzial. Die hohe Anzahl an Beobachtungen liefert präzise Daten, wo klassische Messungen oft an der räumlichen Heterogenität scheitern. Selbst zwischen Beton und Asphalt zeigen Pflanzen sehr genau an, wie warm oder trocken ein Standort ist oder ob der Boden stark bearbeitet wurde.

Altes Wissen trifft neue Daten

Der Studie liegt die Vision zugrunde, jahrzehntelanges Wissen über Pflanzen als Umweltindikatoren mit grossskaligen Citizen-Science-Daten zu verbinden. Daraus entstand ein neuer, pflanzenbasierter Ansatz zur Erfassung kleinräumiger Klima- und Bodenbedingungen in Städten

Dieses Vorgehen ähnelt der Fernerkundung – jedoch mit Pflanzen, Smartphones und einer engagierten Bürgergemeinschaft anstelle von Satelliten. Die Forschenden bezeichnen diese Methode als „Mobile Crowd Sensing of Environments“ (MCSE).

Ein interdisziplinäres Team aus Botanik, Ökologie, Bodenkunde, Computer Vision, Citizen Science und Fernerkundung trug dazu bei, aus den Pflanzenbeobachtungen der Bürger*innen ein bisher unbekanntes, detailliertes Bild städtischer Umweltbedingungen zu gewinnen. Ein entscheidender Fortschritt war die europaweite Vereinheitlichung des Wissens zu den Standortansprüchen einzelner Pflanzenarten, den sogenannten ökologischen Zeigerwerten. Dies ermöglicht es erstmals, Faktoren wie Bodenfeuchte oder Störungseinflüsse kontinentalweit sichtbar zu machen.

Den Durchbruch für eine flächendeckende Anwendung brachten Millionen von Pflanzenbeobachtungen, die durch Citizen Science und KI-gestützte Bestimmungsmethoden ermöglicht wurden. Pflanzenbestimmungs-Apps erleichtern die Erfassung der Biodiversität erheblich und generieren besonders im urbanen Raum eine enorme Datenmenge. Die Studie belegt, dass diese einst als unstrukturiert geltenden Datenströme für innovative Forschungsfragen über grosse räumliche Skalen unverzichtbar sind und sich zu einem wichtigen wissenschaftlichen Werkzeug entwickelt haben.

Was Pflanzen über Städte verraten

Bebaute Gebiete sind europaweit wärmer, trockener und dunkler als die Grünflächen der jeweiligen Städte. Ihre Böden sind alkalischer, salziger, nährstoffärmer und stärker durch mechanische Bodenbearbeitung gestört als die in Parks oder Stadtwäldern. Letztere übernehmen wichtige Ökosystemleistungen wie Kühlung und Wasserspeicherung. Die Unterschiede innerhalb einer Stadt können so gross sein wie zwischen Städten, die Tausende Kilometer voneinander entfernt liegen – wie etwa zwischen Madrid und Stockholm. Doch trotz der Vielfalt innerhalb einzelner Städte sind sich die bebauten Flächen europaweit sehr ähnlich. Dies ist ein Hinweis auf urbane Homogenisierung. Stadtwälder hingegen bewahren ihre ursprünglichen lokalen Umweltbedingungen und damit die natürliche Vielfalt.

«Städte sind Orte, an denen Umweltprobleme sichtbar werden – aber auch Lösungen entstehen können», betont Tautenhahn. Pflanzen sind mehr als nur eine grüne Kulisse: Sie machen verborgene Umweltbedingungen sichtbar und liefern neue Ansätze für Monitoring, Forschung, Politik und Stadtplanung – auf dem Weg zu nachhaltigen, resilienten und lebenswerten Städte.